大众速腾电动助力动力转向系统组成及工作原理

速腾车采用双齿轮式电子机械转向助力系统。根据驾驶员的转向要求，转向控制单元控制电动机工作，进而起到转向助力的作用。系统通过“主动回正”功能将转向轮置于中心位置，使车辆在各种情况下都能获得良好的平衡性及精确的直线行驶稳定性。直线行驶稳定功能可以帮助驾驶员在车辆受到侧向风的作用时，或者在上下颠簸的路面上行驶时更容易控制车辆直线行驶。

一、速腾车电动转向助力系统的组成

速腾车电动转向助力系统的部件有方向盘、转向柱、方向盘转角传感器、转向力矩传感器、转向齿轮、转向助力电动机及转向助力控制单元组成，如图1所示。

图1 速腾车电动转向助力系统的组成

二、工作原理

如图2所示，当驾驶员旋转方向盘时，转向助力系统开始工作。安装于转向柱上的方向盘转角传感器将检测到的方向盘的旋转角度和旋转速度，以电信号的方式送至转向助力控制单元。与此同时，作用在方向盘上的力矩经过传递驱动转向小齿轮旋转，转向力矩传感器检测到旋转力矩并将其传给控制单元。根据转向力、发动机转速、车速、方向盘转角、方向盘转速以及存储在控制单元中的特性

曲线图，控制单元计算出必要的助力力矩并控制电动机开始工作。同电动机驱动的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供转向助力，从而驱动转向齿条。

图2 速腾车电动转向助力系统的工作原理

方向盘转角传感器为光电式传感器，安装于转向柱上。当驾驶员转动方向盘时，转向柱带动方向盘转角传感器的转子随方向盘一起转动，光源就会通过转子缝隙照在传感器的感光元件上产生信号电压。由于转子缝隙间隔大小不同，故产生的信号电压变化也不同，其工作原理如图3所示。

图3 方向盘转角传感器的外观及工作原理

转向力矩传感器为磁式传感器，其磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传感元件和转向小齿轮连接块为一体，当转动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮连接块反向运动，即磁性转子和磁阻传感元件反向运动，因此转向力矩的大小可以被测量出来并传递给控制单元，其工作原理如图4所示。

图4 转向力矩传感器外观及工作原理

根据不同工作状况的需要，驾驶员作用于方向盘上的力矩大小不同，由该力矩产生的驱动转向小齿轮旋转的力矩大小也不同。转向力矩传感器根据小齿轮杆的旋转情况，检测出转向力的大小并输送至控制单元；同时方向盘转角传感器将检测到的驾驶员转动方向盘的角度也输送给控制单元；转子传感器将转动速度输送至控制单元，控制单元计算出合适的力矩，控制电动机工作。

三、特殊功能

1、主动回正功能：如果驾驶员在转弯的过程中减小了施加在方向盘上的力

矩，旋转杆上的扭矩也相应减小。于是转向力在减小的同时，转向角度和转向的速度都相应的减小，回转速度也相应被精确地检测到。控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图计算出电动机需要的必要的回正力，并控制电动机工作，促使车轮回到直线行驶的方向，即中心位置。

2、直线行驶功能：直线行驶功能是主动回正功能的一个扩展，当没有力矩作用在方向盘上时，系统将产生助力使车轮回复到中心位置。为实现直线行驶功能，又分为长时间法则和短时间法则两种不同的情况。

长时间法则：当长时间发生背离中心位置任何一侧时，系统将起动平衡的作用。如：将夏季使用的轮胎换到冬季使用。

短时间法则：当短时间发生背离中心位置的任何一侧时，系统将起到平衡的作用。如：受到侧向风时。

当车辆受到持续的侧向力时，驾驶员将给方向盘一个力矩使车辆保持直线行驶状态。此时，控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图计算出要保持直线行驶状态电动机需要提供的必要的力矩，并控制电动机工作，使车辆回到直线行驶状态，减轻驾驶员的工作强度。